第1章 变频器应用基础
变频器是能够将直流电或交流电转换为电压、频率可调的交流电(变压变频控制,VVVF)的静止变流设备,它的主要功能是为交流电机等交流用电设备提供可控的电源,从而对电机进行控制。
与串接电阻箱、电抗器等其他交流调速驱动方式相比,VVVF控制具有调速范围宽、动态响应快、工作效率高、输出特性好、使用方便等优点,同时交流电动机对环境适应性强、维修简单、价格低、易于实现高速大容量,这些优势使得以前直流电动机占主要地位的调速传动领域逐渐被交流电动机变频调速所取代。目前,交流变频调速系统正在以其体积小、重量轻、通用性强、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点,在钢铁、有色金属、矿山、石油化工、纺织、电力、机械、建材、轻工、医药、造纸、自来水和卷烟等行业获得广泛的应用。
1.1 变频器概述
功率半导体技术对变频器的诞生和发展起了重要作用。20世纪60年代以后,随着电力电子技术的发展,电力电子器件经历了从半控型的SCR(晶闸管)、到全控型的GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)、IGCT(集成门极换向晶闸管)的发展过程。功率器件变革促进了电力电子变换技术的快速发展。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVF)调速研究得到了发展。20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并提出了诸多优化模式,其中以注入三次谐波的鞍形波PWM模式效果最佳。
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